Hoe kunnen nieuwe milieuvriendelijke inhibitoren de complexe scheidingsuitdagingen van lood-zinkertsen oplossen?
In de flotatietank kolkt schuim en een groen reagens verandert stilletjes de spelregels voor lood-zinkscheiding.
In traditionele ertsverwerkingsfabrieken dringt de penetrante geur van natriumsulfide door in de flotatiewerkplaats, veroorzaken hoge doses kalk ernstige aanslag in de pijpen en blijven de kosten van afvalwaterzuivering hoog. Deze conventionele inhibitoren blijken vaak ineffectief bij de verwerking van complexe lood-zinkertsen.
Moeilijk te verwerken geoxideerde lood-zinkertsen, gemengde lood-zinksulfideertsen en ertsen die carbonaceous of kleiachtige gangue bevatten, waarbij lood- en zinkmineralen een vergelijkbare flotatie-eigenschap hebben, zijn moeilijk efficiënt te scheiden met behulp van conventionele reagentia. Dit leidt tot een overmatig zinkgehalte in het loodconcentraat en een verrijking van loodverontreinigingen in het zinkconcentraat, wat resulteert in persistent lage terugwinningspercentages.
Met toenemende milieudruk lopen sommige traditionele inhibitoren het risico te worden verboden vanwege hun toxiciteit of niet-biologisch afbreekbaarheid. Het zoeken naar efficiënte, weinig toxische en gemakkelijk biologisch afbreekbare nieuwe inhibitoren is een dringende taak voor de industrie geworden.
01
Scheidingsdilemma: Waarom falen traditionele inhibitoren bij complexe ertslichamen?
Traditionele inhibitoren zoals cyanide en dichromaat, hoewel enigszins effectief, zijn zeer giftig en vormen een groot risico voor milieuverontreiniging, en hun gebruik is geleidelijk aan beperkt. Zelfs de relatief milieuvriendelijke kalk-natriumsulfidecombinatie heeft problemen zoals een hoge dosering, een smalle toepasbaarheid en een ernstige inhibitie van geassocieerde edelmetalen.
Voor complexe lood-zinkertsen met een hoog zwavelgehalte, een hoog ijzergehalte, hoge oxidatiesnelheden of die carbonaceous of kleiachtige "interfererende componenten" bevatten, ervaren traditionele methoden vaak een dramatische daling van de scheidingsefficiëntie. Indicatoren voor lood-zinkverontreiniging verslechteren, de kwaliteit van het concentraatproduct daalt, wat direct van invloed is op de verkoopprijzen.
In een mijnbouwgebied bereikte het loodgehalte in het zinkconcentraat 1,2% bij gebruik van conventionele inhibitoren, wat de contractuele limiet van 0,8% ver overschreed, wat resulteerde in de afkeuring van de hele partij producten en aanzienlijke economische verliezen.
De milieuvoorschriften worden steeds strenger en sommige mijnen worden geconfronteerd met boetes of zelfs productiestops vanwege overmatige zware metalen of giftige stoffen in hun afvalwater. De kosten voor naleving van de milieuvoorschriften zijn een aanzienlijk onderdeel geworden van de ertsverwerkingskosten.
02
Werkingsmechanisme: Hoe bereiken milieuvriendelijke inhibitoren selectieve inhibitie?
Nieuwe milieuvriendelijke inhibitoren verwijzen voornamelijk naar organische polymeerinhibitoren en gecombineerde conditioneringsmiddelen. Hun werkingsmechanisme verschilt van de traditionele "blokkerende" inhibitie en is selectiever. Deze reagentia zijn op moleculair niveau ontworpen om specifieke adsorptie van hun functionele groepen op het oppervlak van zinkmineralen of gangue-mineralen te induceren, waardoor hun hydrofiliteit wordt veranderd en tegelijkertijd de impact op de flotatie-eigenschap van loodmineralen wordt geminimaliseerd. Bv. bepaalde gemodificeerde zetmelen of cellulose-derivaten vertonen significante remmende effecten op sfaleriet, maar een zwakkere remming op pyriet.
Milieukenmerken worden zowel aan de bron als aan het einde weerspiegeld: synthetische grondstoffen zijn vaak natuurlijk en hernieuwbaar (zoals plantenextracten) en de moleculaire structuur is gemakkelijk biologisch afbreekbaar in de natuurlijke omgeving. Industriële proeven hebben aangetoond dat de theoretische dosering van sommige nieuwe reagentia met 30%-50% kan worden verminderd in vergelijking met traditionele inhibitoren, en ze zijn niet-toxisch en onschadelijk.
In tests uitgevoerd door Tianzhou Group op een carbonaceous kleiachtig lood-zinkerts werd vastgesteld dat het gebruik van een specifieke combinatie van milieuvriendelijke inhibitoren niet alleen de lood-zinkscheidingsefficiëntie verbeterde, maar ook het terugwinningspercentage van sporen van geassocieerd zilver, dat voorheen ernstig werd geremd, met ongeveer 15% verhoogde, waardoor een dubbele optimalisatie van zowel de belangrijkste metalen als de geassocieerde edelmetalen werd bereikt.
03Industriële verificatie: Van laboratoriumgegevens naar stabiele productie-indicatoren
Een grote lood-zinkmijn in Zuidwest-China had een erts met een zinkoxidatiesnelheid van meer dan 30% en bevatte een grote hoeveelheid gemakkelijk slibvormende chloriet. Het oorspronkelijke proces gebruikte een grote hoeveelheid kalk en natriumsulfide, wat resulteerde in een zinkterugwinningspercentage van minder dan 75%, en de hoge pH van het gerecyclede water maakte hergebruik moeilijk.
Na de introductie van een nieuw milieuvriendelijk schema, voornamelijk gebaseerd op natriumhumate en een polysacharide-inhibitor, en na continue laboratoriumflotatietests en drie maanden industriële inbedrijfstelling, toonden de uiteindelijke stabiele indicatoren aan: de kwaliteit van het zinkconcentraat steeg van 48% naar 51%, het terugwinningspercentage steeg van 75% naar 82% en het verliespercentage van zink in het loodconcentraat daalde met 2,1 procentpunten.
De reagenskosten per ton ruw erts stegen met ongeveer 0,8 yuan, maar de voordelen van een verhoogd terugwinningspercentage en een verbeterde concentraatkwaliteit resulteerden in een nettowinststijging van meer dan 5 yuan per ton ruw erts. De milieuvoordelen waren nog significanter, met een daling van de afvalwaterzuiveringskosten met ongeveer 40% en het bereiken van een gesloten kringloop van meer dan 85% van het flotatieafvalwater.
In de praktijk in een hoogzwavelhoudende lood-zinkmijn in Xinjiang loste het nieuwe inhibitorschema met succes het probleem op van het scheiden van pyriet van sfaleriet, waardoor het zwavelgehalte in het zinkconcentraat aan de normen voldeed, waardoor de noodzaak van daaropvolgende ontzwavelingskosten werd geëlimineerd. Industriële gegevens tonen aan dat het totale verbruik van verzamelaars daardoor met ongeveer 20% is afgenomen.
04Kosten-batenanalyse: Hoe vertalen milieu-investeringen zich in nettowinst?
Het evalueren van de economie van nieuwe inhibitoren vereist het opstellen van een uitgebreid kostenmodel, dat meerdere dimensies omvat, zoals directe reagenskosten, voordelen van metaalterugwinning, premies voor productkwaliteit, besparingen op de naleving van de milieuvoorschriften en verbeterde productiestabiliteit.
Het direct vergelijken van de eenheidsprijzen van reagentia kan misleidend zijn. In één geval was de eenheidsprijs van de nieuwe inhibitor drie keer zo hoog als die van natriumsulfide, maar door de hoge efficiëntie en selectiviteit was het werkelijke verbruik slechts 1/4 van het traditionele reagens, wat resulteerde in een vermindering van 10% van de totale inhibitorkosten per ton erts.
Verbeterde metaalterugwinningspercentages vertalen zich direct in inkomsten. Als voorbeeld een verwerkingsfabriek met een dagelijkse capaciteit van 3000 ton erts, kan een toename van 1% in het zinkterugwinningspercentage, geschat tegen de huidige zinkprijzen, jaarlijks miljoenen yuan aan extra brutowinst genereren. De kwaliteitspremie die voortvloeit uit een verbeterde concentraatkwaliteit is ook aanzienlijk.
Milieuvoordelen zijn kwantificeerbaar. Minder gebruik van giftige reagentia verlaagt direct de moeilijkheden bij de afvalwaterzuivering en de kosten voor de verwijdering van gevaarlijk afval. In sommige mijnbouwgebieden waar de nieuwe inhibitoren zijn toegepast, zijn de milieubelastingen afgenomen en is voldaan aan strengere milieu-eisen, waardoor obstakels voor de langdurige legale exploitatie van de mijn zijn weggenomen.
De immateriële voordelen van productiestabiliteit zijn ook aanzienlijk. De nieuwe inhibitoren hebben een bredere toepasbaarheid en een sterkere bufferende capaciteit tegen schommelingen in ertseigenschappen, waardoor schommelingen in productie-indicatoren en operationele moeilijkheden worden verminderd, waardoor het risico op verkoopkortingen of retourzendingen als gevolg van producten van onvoldoende kwaliteit wordt verminderd.
05
Toekomstige grenzen: Beperkingen van de huidige technologie en richtingen voor toekomstig onderzoek
Nieuwe milieuvriendelijke inhibitoren zijn geen wondermiddel. Hun onderzoeks- en ontwikkelingscyclus is lang en de aanpassingsvereisten zijn hoog. Een succesvolle reagensformule werkt vaak alleen effectief voor specifieke ertstypen en de algemene toepasbaarheid moet worden verbeterd. Hoge initiële onderzoeks- en testkosten schrikken sommige kleine en middelgrote mijnen af.
Momenteel wordt de markt overspoeld met producten van wisselende kwaliteit, zonder uniforme industrienormen en prestatie-evaluatiesystemen, waardoor de selectie voor mijnbouwbedrijven moeilijk wordt. De langetermijnstabiliteit in industriële toepassingen, met name met betrekking tot potentiële gevolgen voor apparatuur en pijpleidingen, vereist nog meer praktische gegevensverificatie.
Toekomstige onderzoeksrichtingen zullen preciezer en intelligenter zijn. Moleculaire simulatieontwerpen op basis van minerale kristalstructuur en oppervlakte-eigenschappen kunnen "op maat gemaakte" reagentia realiseren. Door online analysesystemen en geautomatiseerde doseerplatforms te combineren, wordt real-time dynamische optimalisatie van het inhibitorgebruik bereikt, waarbij wordt overgeschakeld van "empirische toevoeging" naar "perceptieve besluitvorming" intelligente dosering.
Een andere trend is de synergie met andere milieuvriendelijke mineralenverwerkingstechnologieën, zoals het combineren met hoogrenderende en energiebesparende grootschalige flotatieapparatuur en droge stapeling van afvalstoffen en uitgebreide gebruikstechnologieën, om een algehele groene mineralenverwerkingsoplossing te vormen, waarbij wordt opgewaardeerd van optimalisatie van individuele schakels naar algehele kwaliteitsverbetering, efficiëntieverbetering en emissiereductie gedurende het gehele proces.
Met toenemende wereldwijde ESG-vereisten voor minerale toeleveringsketens kunnen "groene metalen" die worden geproduceerd met behulp van milieuvriendelijke reagentia een marktpremie opleveren. Deze marktdruk van de consumentenzijde drijft mijnbouwbedrijven ertoe hun technologieën te upgraden, wat een continu marktmomentum biedt voor de promotie van nieuwe inhibitoren.
In de controlekamer van de mineralenverwerkingsfabriek flitsen real-time flotatieterugwinningsgegevens over de schermen. De toepassing van de nieuwe inhibitor heeft de procescurve voor lood-zinkscheiding soepeler en stabieler gemaakt.
Terwijl de complexe scheidingsuitdagingen van lood-zinkertsen worden opgelost, transformeren de nieuwe milieuvriendelijke inhibitoren ook de milieubescherming in de mijnbouw van een "kostenlast" naar een "waardescheppings"-proces. Toekomstige mijnbouwcompetitie zal niet alleen een competitie zijn om de reserveres van grondstoffen, maar ook een competitie om het vermogen om grondstoffen op een groene en efficiënte manier om te zetten.